Javaでテンプレートメソッドパターンを実装する

Javaでのテンプレートメソッドパターンの実装

1. 概要

このクイックチュートリアルでは、最も人気のあるGoFパターンの1つであるtemplate method patternを活用する方法を説明します。

ロジックを単一のメソッドにカプセル化することで、複雑なアルゴリズムの実装が容易になります。

2. 実装

テンプレートメソッドパターンがどのように機能するかを示すために、コンピュータステーションの構築を表す簡単な例を作成しましょう。

パターンの定義を考えると、the algorithm’s structure will be defined in a base class that defines the template build() method：

public abstract class ComputerBuilder {

    // ...

    public final Computer buildComputer() {
        addMotherboard();
        setupMotherboard();
        addProcessor();
        return new Computer(computerParts);
    }

    public abstract void addMotherboard();
    public abstract void setupMotherboard();
    public abstract void addProcessor();

    // ...
}

マザーボードやプロセッサなどのThe ComputerBuilder class is responsible for outlining the steps required to build a computer by declaring methods for adding and setting up different components。

ここで、the build() method is the template methodは、コンピューターパーツを組み立てるためのアルゴリズムのステップを定義し、完全に初期化されたComputerインスタンスを返します。

it’s declared as final to prevent it from being overridden.に注意してください

3. 実行中

基本クラスがすでに設定されているので、2つのサブクラスを作成して使用してみましょう。 1つは「標準」コンピューターを構築し、もう1つは「ハイエンド」コンピューターを構築します。

public class StandardComputerBuilder extends ComputerBuilder {

    @Override
    public void addMotherboard() {
        computerParts.put("Motherboard", "Standard Motherboard");
    }

    @Override
    public void setupMotherboard() {
        motherboardSetupStatus.add(
          "Screwing the standard motherboard to the case.");
        motherboardSetupStatus.add(
          "Pluging in the power supply connectors.");
        motherboardSetupStatus.forEach(
          step -> System.out.println(step));
    }

    @Override
    public void addProcessor() {
        computerParts.put("Processor", "Standard Processor");
    }
}

そして、これがHighEndComputerBuilderバリアントです。

public class HighEndComputerBuilder extends ComputerBuilder {

    @Override
    public void addMotherboard() {
        computerParts.put("Motherboard", "High-end Motherboard");
    }

    @Override
    public void setupMotherboard() {
        motherboardSetupStatus.add(
          "Screwing the high-end motherboard to the case.");
        motherboardSetupStatus.add(
          "Pluging in the power supply connectors.");
        motherboardSetupStatus.forEach(
          step -> System.out.println(step));
    }

    @Override
    public void addProcessor() {
         computerParts.put("Processor", "High-end Processor");
    }
}

ご覧のとおり、アセンブリプロセス全体について心配する必要はありませんでしたが、個別のメソッドの実装を提供するためだけでした。

それでは、実際の動作を見てみましょう。

new StandardComputerBuilder()
  .buildComputer();
  .getComputerParts()
  .forEach((k, v) -> System.out.println("Part : " + k + " Value : " + v));

new HighEndComputerBuilder()
  .buildComputer();
  .getComputerParts()
  .forEach((k, v) -> System.out.println("Part : " + k + " Value : " + v));

4. Javaコアライブラリのテンプレートメソッド

このパターンは、Javaコアライブラリで広く使用されています。たとえば、java.util.AbstractListやjava.util.AbstractSet.などです。

たとえば、Abstract Listは、Listインターフェイスの骨格実装を提供します。

テンプレートメソッドの例としては、addAll()メソッドがありますが、final:として明示的に定義されていません。

public boolean addAll(int index, Collection c) {
    rangeCheckForAdd(index);
    boolean modified = false;
    for (E e : c) {
        add(index++, e);
        modified = true;
    }
    return modified;
}

ユーザーはadd()メソッドを実装するだけで済みます。

public void add(int index, E element) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

ここでは、指定されたインデックス（リストアルゴリズムのバリアント部分）でリストに要素を追加するための実装を提供するのはプログラマーの責任です。

5. 結論

この記事では、テンプレートメソッドパターンと、それをJavaで実装する方法を示しました。

テンプレートメソッドパターンは、コードの再利用と分離を促進しますが、継承の使用を犠牲にします。

いつものように、この記事に示されているすべてのコードサンプルは利用可能なover on GitHubです。

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